现代光学的开拓者——海什木 日期:2025-07-03

公元965年7月1日,穆哈默德·本·哈桑·本·海什木·巴士拉(约965-1039)出生,欧洲人称他为阿尔哈曾。他在多个知识领域都做出了重大贡献,是物理学家、数学家、天文学家、医学家,开创了实验物理学研究,被后世称为“实验物理学的开创者”。他有大量著作和被现代科学证明了的科学发现,尤其在光学研究和医学(眼科学)方面有突出贡献,进行了大量光学实验,对光学进行了系统的研究,并取得了举世震惊的发现,完成了名垂千古的光学著作《光学全书》(共7卷)。《光学全书》是世界上最早的系统采用实验方法研究自然现象的著作之一,海什木被广泛认为是现代科学方法的先驱,有“现代光学之父”的美誉。

海什木画像


         在《光学全书》中,他对颜色、光的传播、视觉反射、折射、透镜、反射镜、暗室视觉等问题进行了大量光学实验,探讨了大气中的光学现象,月亮如何反射太阳光的问题,还对透镜的成像原理进行了研究,发现透镜的曲面是造成光线折射的原因。



《光学全书》的拉丁译本的首页插图,
展示阿基米德如何用反光镜把罗马军舰烧毁


         当时,关于光是如何进行传播的问题一直困扰着人们,海什木对此展开了深入研究。通过观察和推理,海什木给出了大胆的猜想:光有可能是沿直线进行传播的。为了证明这个猜想,他亲手制作了一个暗箱,并通过暗箱小孔成像实验证明了光的直线传播。同时他还发现,直线传播的光线通过小孔形成了上下颠倒、左右相反的影像。由于海什木生于公元10世纪左右,他所做的小孔成像实验大约在此期间,我国著于约公元前4世纪中叶以前的《墨经》也曾对小孔成像实验进行过描述和讨论。由此可见,关于光的直线传播问题我们的古人早早走在了科学发现的前沿。



海什木的小孔成像实验


         此外,海什木用实验证明光射向物体后向各个方向反射出无限多的光线,其中一部分进入了人的眼睛,于是我们看到了东西。他首次从实验角度系统研究了视觉原理,详细研究了视觉和距离、角度、物体大小的关系,通过实验证明视觉是如何在大脑中而不是眼睛里产生的,用实验科学方法对光和人的视觉进行了研究。当时,埃及流行眼病,海什木便着手对眼睛展开研究。为了弄清楚眼睛的结构,他解剖了牛的眼睛,画了精确的结构图,来阐释眼睛的结构和工作机制。他最先记述和采用了眼睛的某些解剖名称,如角膜与晶状体等,这些名字至今仍在沿用。



海什木手绘的人眼结构示意图


2003版伊拉克10000第纳尔纸币上的海什木头像


         海什木是第一位真正意义上的实验科学家,他的《光学全书》推翻了当时很多错误的光学观念,证明了当时普遍流行的观念“我们能看见物体是因为眼睛能发光”是错误科学认知。《光学全书》在伊斯兰世界被广泛使用和传授,对阿拉伯光学教育产生了深远影响,12世纪末被译成拉丁文,后来又被译成多种文字,促进了现代几何光学的发展。